Efficacité lumineuse spectrale

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Figure 1 - Fonctions d'efficacité lumineuse spectrale photopique et scotopique
Figure 2 - Fonctions d'efficacité lumineuse relative spectrale photopique et scotopique

L'efficacité lumineuse spectrale est une fonction de normalisation qui exprime la relation entre le flux lumineux perçu par l'œil humain et la puissance du rayonnement électromagnétique reçu. Concrètement, la puissance exprimée en watts (W) est une quantité intrinsèque du rayonnement, tandis que le flux exprimé en lumens (lm) dépend de la sensibilité de l'œil d'un observateur de référence, défini par la Commission internationale de l'éclairage.

Définitions[modifier | modifier le code]

Vision photopique[modifier | modifier le code]

En vision photopique, pour un rayonnement monochromatique de longueur d'onde \lambda, le flux énergétique \phi_e(\lambda) en watt et le flux visuel correspondant \phi_v(\lambda) en lumen sont reliés par la relation :

\phi_v(\lambda) = K(\lambda) \cdot \phi_e(\lambda) = K_M \cdot V(\lambda) \cdot \phi_e(\lambda).
  • K(\lambda) est la fonction d'efficacité lumineuse spectrale en lm/W (figure 1, en bleu) ; elle s'annule dans les domaines infrarouge et ultraviolet, invisibles à l'œil.
  • K_M = 683 \ \mathrm{lm.W^{-1}} est l'efficacité lumineuse maximale pour une fréquence de 540 THz, c'est-à-dire une longueur d'onde proche de 555 nm (jaune-vert) pour laquelle l'observateur de référence est le plus sensible.
  • V(\lambda) est la fonction d'efficacité lumineuse relative spectrale (figure 2, en bleu).
Efficacité lumineuse relative spectrale V(λ)[1]. Vision photopique. Vision diurne
\lambda
(nm)
V(\lambda) \lambda
(nm)
V(\lambda) \lambda
(nm)
V(\lambda) \lambda
(nm)
V(\lambda) \lambda
(nm)
V(\lambda) \lambda
(nm)
V(\lambda)
    400 0.000039 500 0.323 600 0.631 700 0.004102 800 0.000004
410 0.00121 510 0.503 610 0.503 710 0.002091 810 0.000002
420 0.004 520 0.71 620 0.381 720 0.001047 820 0.000001
430 0.0116 530 0.862 630 0.265 730 0.00052 830 0
440 0.023 540 0.954 640 0.175 740 0.000249    
450 0.038 550 0.99495 650 0.107 750 0.00012
360 0.000004 460 0.06 560 0.995 660 0.061 760 0.00006
370 0.000012 470 0.09098 570 0.952 670 0.032 770 0.00003
380 0.000039 480 0.13902 580 0.87 680 0.017 780 0.000015
390 0.00012 490 0.20802 590 0.757 690 0.00821 790 0.000007

Les couleurs illustrant les longueurs d'onde sont celles se rapprochant le plus possible de la lumière monochromatique sur l'affichage d'un écran sRGB. Le réglage de votre écran affecte le rendu de ces couleurs.

Selon la norme ISO, les valeurs de V(λ) sont définies par pas de 5 nm.

Vision scotopique[modifier | modifier le code]

En vision scotopique, la formulation est identique, mais la sensibilité de l'œil humain est différente puisque seuls les bâtonnets permettent la vision. La sensibilité est maximale pour une longueur d'onde de 507 nm (bleu-vert) et l'efficacité lumineuse maximale vaut[2] :

\phi_v(\lambda) = K'(\lambda) \cdot \phi_e(\lambda) = K'_M \cdot V'(\lambda) \cdot \phi_e(\lambda).
  • K'(\lambda) est la fonction d'efficacité lumineuse spectrale scotopique en lm/W (figure 1, en rouge).
  • K'_M = 1700 \ \mathrm{lm.W^{-1}}[2] est l'efficacité lumineuse maximale pour une longueur d'onde proche de 507 nm pour laquelle l'observateur de référence est le plus sensible.
  • V'(\lambda) est la fonction d'efficacité lumineuse relative spectrale scotopique (figure 2, en rouge).
Efficacité lumineuse relative spectrale. Vision scotopique. Vision nocturne
\lambda
(nm)
V'(\lambda) \lambda
(nm)
V'(\lambda) \lambda
(nm)
V'(\lambda) \lambda
(nm)
V'(\lambda) \lambda
(nm)
V'(\lambda)
    400 0,009 29 500 0,982 600 0,033 15 700 0,000 017 80
410 0,034 84 510 0,997 610 0,015 93 710 0,000 009 14
420 0,096 6 520 0,935 620 0,007 37 720 0,000 004 78
430 0,199 8 530 0,811 630 0,003 335 730 0,000 002 546
440 0,328 1 540 0,650 640 0,001 497 740 0,000 001 379
450 0,455 550 0,481 650 0,000 677 750 0,000 000 760
460 0,567 560 0,328 8 660 0,000 312 9 760 0,000 000 425
470 0,676 570 0,207 6 670 0,000 148 0 770 0,000 000 241
380 0,000 589 480 0,793 580 0,121 2 680 0,000 071 5 780 0,000 000 139
390 0,002 209 490 0,904 590 0,065 5 690 0,000 035 33    

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Michel Saillard et Yves Cortial, « Calcul de la courbe d'efficacité lumineuse spectrale de l'œil effectué à partir des mesures des intensités des différentes couleurs du spectre solaire de Josef Fraunhofer (1817) », Revue d'histoire des sciences, no 2,‎ 1993, p. 259-272 (lire en ligne).
  • Robert Sève, Science de la couleur, Marseille, Chalagam,‎ 2009 (ISBN 2-9519607-5-1).

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

Notes et références[modifier | modifier le code]